Onderzoekers aan de Aalto Universiteit, Finland, hebben antikanker nanomaterialen ontwikkeld door de vulkaan-geïnduceerde dynamische chemie van de diepe oceaan te simuleren. De nieuwe methode maakt het mogelijk om op een milieuvriendelijke manier nanoclusters van zinkperoxide te maken zonder het gebruik van extra chemicaliën. De gesynthetiseerde zinkperoxide-nanodeeltjes kunnen worden gebruikt als hulpmiddel voor kankertherapie en tegen andere complexe ziekten.

De onderzoekers hebben deze nanoclusters op maat gemaakt met behulp van het Leidenfrost-effect. Het is een gebeurtenis die vaak wordt waargenomen in de keuken tijdens het koken - druppels op een kookplaat zullen over het oppervlak zweven in plaats van fysiek contact te maken. In het Leidenfrost-effect, een vloeistof dicht bij een object veel heter dan het kookpunt van de vloeistof produceert een isolerende damplaag, voorkomen dat de vloeistof snel kookt. In de buurt van vulkaanpoorten diep in de oceaan, of onder speciale omstandigheden in het laboratorium, de damplaag kan een groot gebied bedekken zonder van het oppervlak af te stijgen, terwijl de moleculen in de vloeistof hierboven zich op een uitzonderlijke manier gedragen.

"De dynamische onderwaterchemie die in de natuur wordt gezien, is inspirerend voor de volgende generatie milieuvriendelijke nanochemie. In deze context groene synthese van op maat gemaakte nanodeeltjes op een gemakkelijke en schaalbare manier via een dynamisch proces is tot nu toe niet geïntroduceerd, ", zegt professor Mady Elbahri van de Aalto University. "We demonstreren de dynamische chemie van Leidenfrost die optreedt in een onder water oververhitte besloten zone als een nieuw hulpmiddel voor het op maat creëren van nanoclusters van zinkperoxide. De hydrodynamische aard van het fenomeen zorgt voor uitbarsting van de nanoclusters naar een veel kouder gebied, die aanleiding geven tot groei van monodisperse, op maat gemaakte nanoclusters."

"Onze studie kan de weg vrijmaken voor duurzame synthese van monodisperse deeltjes, " zegt Ramzy Abdelaziz, een postdoctoraal onderzoeker bij de groep van Elbahri en co-auteur van de studie.

Vanuit een biomedisch perspectief, peroxiden fungeren als zuurstofleverancier, en kan dus worden gebruikt bij de behandeling van een grote verscheidenheid aan ziekten die worden veroorzaakt door anaërobe en zelfs kankercellen.

"Onze nanodeeltjes zijn onderzocht in termen van cytotoxisch effect op suspensie- en hechtende cellen om hun toepasbaarheid als kanker-nanotherapeutica te bewijzen, " zegt Duygu Disci-Zayed, een voormalig lid van de onderzoeksgroep.

Na de monodisperse ZnO2-deeltjes te hebben gesynthetiseerd, de onderzoekers voerden een reeks eerste experimenten uit om de impact van deze nanodeeltjes op zowel kankercellen als normale cellen te bepalen. Volgens hun onderzoek ZnO2-nanodeeltjes hebben het potentieel om tumorcellen te doden door apoptotische en niet-apoptotische mechanismen.

Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie .